DE10142001A1

DE10142001A1 - Optische Multiplex Kurzkohärenz-Interferometrie am Auge

Info

Publication number: DE10142001A1
Application number: DE10142001A
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2003-03-20
Also published as: US6922250B2; US20030072007A1; CH697225B1; JP4059317B2; JP2003093346A

Abstract

Die Lösung betrifft die Erfassung und Abbildung der inneren Geometrie des Auges, insbesondere der für die Abbildung im Auge wichtigen Komponenten wie Kornea, Augenlinse, Glaskörper und Retinaoberfläche mittels vielkanaliger Kurzkohärenz-Interferometrie. DOLLAR A Verfahren und Anordnung zur Gewinnung von Topogrammen und Tomogrammen der Augenstruktur mittels vieler gleichzeitig aufgezeichneter interferometrischer Tiefen-Scans durch in der Pupille transversal benachbarter Punkte, unter Verwendung von räumlich kohärenten oder räumlich teilkohärenten Lichtquellen. Der Tiefen-Scan wird durch Verändern der optischen Länge des Interferometer-Messarmes mittels eines Retroreflektors ausgeführt. Durch kontinuierliches Verschieben des Retroreflektors kann mit Hilfe der auftretenden Interferenz die z-Position der lichtremittierenden Stelle im Auge bestimmt und registriert wrden. Durch die Verwendung räumlich kohärenter oder räumlich teilkohärenter Lichtstrahlen, die aus vielen Teilstrahlen bestehen, ist die gleichzeitige Aufzeichnung von Tiefen-Scans möglich.

Description

Diese Erfindung betrifft die Erfassung und Abbildung der inneren Geometrie des Auges, insbesondere der für die Abbildung im Auge wichtigen Komponenten wie Cornea, Augenlinse, Glaskörper und Retinaoberfläche mittels multiplexer vielkanaliger Kurzkohärenz-Interferometrie.

Stand der Technik

Bedingt durch neue Entwicklungen in der Ophthalmologie, gekennzeichnet durch vielfältig geartete operative Eingriffe an der Augenlinse (z. B. Kataraktchirurgie) und an der Hornhaut (refraktive Corneachirurgie), besteht ein erheblicher Bedarf an einem Meßverfahren, welches die optisch wirksame Geometrie des Auges quantitativ darstellt. Eine Teilaufgabe in diesem Sinne ist die Messung der Abbildungsqualität des Auges. Zur Erfassung der Abbildungsqualität des Auges sind schon in der Vergangenheit verschiedene Verfahren bekannt geworden: Subjektive Verfahren, die die Mitwirkung des Probanden erfordern und objektive Verfahren, die auf eine Mitwirkung des Probanden an der Messung im engeren Sinne verzichten. Subjektive Verfahren sind wegen der erforderlichen Mitwirkung des Probanden zur strengen Klärung klinischer Fragestellungen kaum zu gebrauchen. Auch die bisher bekannt gewordenen objektiven Verfahren zur Erfassung der Aberrationen des Auges gewähren nur beschränkten Zugang zur geometrischen Struktur des Auges, weil sie nur den Gesamteffekt aller optisch wirksamen Strukturen des Auges darstellen und die Einflüsse einzelner Komponenten nicht klar trennen können. Einen neueren Überblick über diese Fragen und einen Vergleich zweier moderner subjektiver Verfahren zur Messung der Aberrationen des Auges findet man beispielsweise in der Literaturstelle E. Moreno-Bamuso, R. Navarro, J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 17, 2000, pp. 974-985.
Ein objektives Verfahren zur quantitativen Erfassung der optisch wirksamen Geometrie des Auges bietet die Kurzkohärenz-Interferometrie. Bei dieser Methode werden interferometrische Meßstrahlen eines Zweistrahl-Interferometers auf das Objekt gerichtet und dringen in dessen Tiefe ein. Die Tiefenpositionen lichtremittierender Stellen werden entlang dieser Meßlichtstrahlen etwa in Richtung der Sehachse oder der optischen Achse des Auges gemessen. Bei der Messung mittels dieser so genannten Tiefen-Scans wird die Länge des Referenzstrahls, beispielsweise durch axiales Verschieben des Referenzspiegels, kontinuierlich verändert und so das Kurzkohärenz-Interferogramm entlang der Tiefen- Koordinate des Meßstrahls im Meßobjekt registriert: Stimmt die Länge des Referenzstrahls innerhalb der Kohärenzlänge, also innerhalb des so genannten Kohärenzfensters, mit der Länge des Meßstrahls zu einer lichtremittierenden Struktur überein, treten am Interferometerausgang Interferenzen auf. Diese Interferenzen erzeugen am photoelektrischen Detektor am Interferometerausgang ein elektrisches Wechselsignal, welches die lichtremittierende Struktur repräsentiert. Die momentane Länge des Referenzstrahls liefert die zugehörige Tiefenposition dieser lichtremittierenden Stelle im Meßstrahl. Hierbei wird zur Gewährleistung einer sinnvollen Transversalauflösung der Meßstrahl auf die interessierende Objektstruktur fokussiert oder es wird ein dynamischer Fokus benutzt, der synchron mit dem Kohärenzfenster die Objekttiefe in longitudinaler Richtung scant. Das elektrische Signal des photoelektrischen Detektors am Interferometerausgang enthält dann die Tiefenstruktur entlang dem Meßstrahl. Aus solchen durch transversal benachbarte Pupillenpunkte des Auges ausgeführten Tiefen-Scans, kann man die Topographie der intraokulären Strukturen bestimmen; aus entsprechend vielen solcher transversal benachbarter Tiefen-Scans kann man auch tomographische Bilder synthetisieren. Diese Methoden sind als optische Kohärenz-Tomographie und -Topographie bekannt geworden und in der Literaturstelle A.F. Fercher, and C.K. Hitzenberger, in: Springer Series in Optical Sciences (ed.: T. Asakura), Vol. 4, Springer Verlag, Berlin 1999, beschrieben.
Die beschriebene Kurzkohärenz-Interferometrie hat den Nachteil, daß zur Gewinnung von Topogrammen oder von Tomogrammen viele einzelne transversal benachbarte Tiefen-Scans entlang einzelner Meßstrahlen hintereinander ausgeführt werden müssen, was zeitraubend ist. Insbesondere ist der Einsatz eines solchen Verfahrens an Patienten problematisch.
Es ist daher die technische Aufgabe der Erfindung Verfahren und Anordnungen zur Gewinnung von Topogrammen und Tomogrammen der Augenstruktur mittels vieler gleichzeitig aufgezeichneter multiplexer Kurzkohärenz-interferometrischer Tiefen-Scans durch in der Pupille transversal benachbarte Punkte anzugeben.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kurzkohärenz-interferometrische Tiefen-Scan am Auge mittels eines transversal ausgedehnten primären Meßbilds von räumlich kohärenten oder räumlich teilkohärenten Lichtquellen im Interferometer-Meßarm ausgeführt wird, ein primäres Referenzbild der räumlich kohärenten oder räumlich teilkohärenten Lichtquelle im Interferometer-Referenzarm erzeugt wird, und beide primären Bilder am Interferometerausgang in sekundäre sich deckende Bilder auf ein- oder zweidimensionale Photodetektor- Arrays zur Detektion der gleichzeitig anfallenden photoelektrischen Tiefen-Scan Signale aus transversal benachbarten Pupillenpunkten abgebildet werden.
Eine weitere technische Aufgabe ist es, eine dynamische Fokussierung zu realisieren, damit das Meßbild die Objekttiefe synchron mit dem Kohärenzfenster scant.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kurzkohärenz-interferometrische Tiefen-Scan durch Verändern der optischen Länge des Interferometer-Meßarms ausgeführt wird und die Interferometer-Lichtquelle über ein Zwischenbild mittels einer Optik, deren Brennweite etwa der optischen Länge des schematischen Auges entspricht, in das primäre Meßbild im Auge abgebildet wird.
Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe der Fig. 1 bis 6 erklärt.
Fig. 1 beschreibt eine eindimensionale Version des erfindungsgemäßen Multiplex Kurzkohärenz-Interferometrie-Verfahrens zur Messung der inneren Geometrie des Auges mittels einer transversal ausgedehnten und räumlich teilkohärenten Lichtquelle 1,
Fig. 2 beschreibt eine eindimensionale Version des erfindungsgemäßen Multiplex Kurzkohärenz-Interferometrie-Verfahrens zur Messung der inneren Geometrie des Auges mittels einer transversal ausgedehnten Lichtquelle, wobei die Interferometer-Lichtquelle 1 durch Abbildung einer konkreten Lichtquelle 30 entsteht,
Fig. 3 beschreibt eine eindimensionale Version des erfindungsgemäßen Multiplex Kurzkohärenz-Interferometrie-Verfahrens zur Messung der inneren Geometrie des Auges mittels einer transversal ausgedehnten Lichtquelle, wobei als Interferometer-Lichtquelle 37 ein Querschnitt aus einem Lichtbündel 36 benutzt wird,
Fig. 4 beschreibt eine eindimensionale Version des erfindungsgemäßen Multiplex Kurzkohärenz-Interferometrie-Verfahrens zur Messung der inneren Geometrie des Auges mittels einer transversal ausgedehnten räumlich kohärenten Lichtquelle 42, wobei eine im transversalen Grundmodenbetrieb arbeitende Superlumineszenzdiode oder ein im transversalen Grundmodenbetrieb arbeitender Multimodenlaser als Lichtquelle 40 benutzt wird,
Fig. 5 beschreibt eine zweidimensionale Version der optischen Multiplex Kurzkohärenz- Iterferometrie,
Fig. 6 definiert die Bezeichnung der Teil-Lichtquellen bei der zweidimensionalen optischen Multiplex Kurzkohärenz-Interferometrie.
Das Wort "Kurzkohärenz" bezieht sich darauf, daß bei dieser interferometrischen Methode Licht kurzer Kohärenzlänge benutzt wird. Hierbei wird die optische Weglänge des Meßstrahls eines Zweistrahl-Interferometers durch Durchstimmen der Länge des Referenzstrahls nach auftretenden Interferenzen gescant. Bei diesem sogenannten "Tiefen- Scan" wird der Referenzspiegel entlang der Achse des Referenzstrahls bewegt. Wenn die Weglänge des Referenzstrahls vom Strahlteiler zum Meßort und zurück innerhalb der Kohärenzlänge gleich der Weglänge des Meßstrahls vom Strahlteiler zu einer lichtremittierenden Stelle im Objekt (Auge) und zurück zum Strahlteiler ist, treten am Interferometer-Ausgang Interferenzen auf. Der Bereich am Meßort, der zu diesen Interferenzen beiträgt, heißt "Kohärenzfenster". Durch kontinuierliches Verschieben des Referenzspiegels wird mit Hilfe der dann an einem Photodetektor am Interferometer- Ausgang auftretenden Interferenzen die z-Position lichtremittierender Stellen im Objekt registriert. Die Bestimmung der z-Position erfolgt mit einer Genauigkeit, die etwa durch die Kohärenzlänge

des benutzten Lichts gegeben ist; hier ist λ die mittlere Wellenlänge und Δλ ist die Wellenlängen-Bandbreite der benutzten Strahlung. Das "Kohärenzfenster" eines Tiefen-Scans hat also etwa die Länge l_c. Zur Durchführung des Tiefen-Scan werden derzeit durchwegs räumlich kohärente Lichtquellen benutzt.
Räumlich kohärente Lichtquellen sind im transversalen Monomoden-Betrieb arbeitende Laser und Superlumineszenzdioden. Räumlich teilkohärente Lichtquellen hingegen sind beispielsweise Glühlampen, Halogenlampen, Plasma-Niederdruck- und Plasma- Hochdrucklampen, aber auch Superlumineszenzdioden, die im transversalen Multimoden- Betrieb arbeiten, ebenso wie alle Laser, die im transversalen Multimoden-Betrieb arbeiten.
Fig. 1 stellt den Strahlengang des ophthalmologischen Kurzkohärenz Interferometers mit einer ausgedehnten, räumlich teilkohärenten Lichtquelle 1 dar. Diese Lichtquelle besteht aus den räumlich teilkohärenten Teil-Lichtquellen 1 ⁽¹⁾, 1 ⁽²⁾, . . ., 1 ⁽ⁿ⁾, 2 ⁽ⁱ⁾ (mit 1 ≤ i ≤ n) ist ein aus der Teil-Lichtquelle 1 ⁽ⁱ⁾ der ausgedehnten, räumlich teilkohärenten Lichtquelle 1 austretender Teilstrahl. Dieser wird von der Optik 3 kollimiert und vom Strahlteiler 4 in Meßstrahl 5 ⁽ⁱ⁾ und Referenzstrahl 6 ⁽ⁱ⁾ geteilt. Der Referenzstrahl 6 ⁽ⁱ⁾ wird von der Optik 7 über den Retroreflektor 8 zum Referenzspiegel 9 gespiegelt und dort in das Teil-Bild 88 ⁽ⁱ⁾ der räumlich teilkohärenten Teil-Lichtquelle 1 ⁽ⁱ⁾ fokussiert. Das vom Referenzspiegel 9 reflektierte Licht des Referenzstrahls 6 ⁽ⁱ⁾ wird über den Retroreflektor 8, die Optik 7, den Strahlteiler 4 und die Optik 10 auf das Photodetektor-Array 11 mit n Photodetektoren am Interferometerausgang gerichtet und dort in das Teil-Bild 12 ⁽ⁱ⁾ des sekundären Referenzbilds 12 der Teil-Lichtquelle 1 ⁽ⁱ⁾ fokussiert. Analoges passiert auch mit allen aus den übrigen Teil-Lichtquellen 1 ⁽ⁱ⁾, 1 ⁽²⁾, . . . 1 ⁽ⁿ⁾ austretenden Teilstrahlen 2 ⁽¹⁾, 2 ⁽²⁾, . . ., 2 ⁽ⁿ⁾, die jedoch in die Fig. 1 nicht eingezeichnet sind. Es ist jedoch evident, daß diese Lichtbündel die Teil-Bilder 88 ⁽¹⁾, 88 ⁽²⁾, . . ., 88 ⁽ⁿ⁾ auf dem Referenzspiegel 9 erzeugen und die Teil-Bilder 12 ⁽¹⁾, 12 ⁽²⁾, . . ., 12 ⁽ⁿ⁾ des sekundären Referenzbilds 12 auf dem Photodetektor 11 am Interferometerausgang.
Die den Strahlteiler 4 durchsetzenden Teilstrahlen 5 ⁽¹⁾, 5 ⁽²⁾, 5 ⁽ⁿ⁾ bilden das Meßstrahlen- Bündel. Dieses wird von der Optik 13 über den Retroreflektor 14 und den Umlenkspiegel 15 in das Zwischenbild 16 mit den Teil-Bildern 16 ⁽¹⁾, 16 ⁽²⁾, . . ., 16 ⁽ⁿ⁾ fokussiert. Das Zwischenbild 16 befindet sich zwei Brennweiten f der Optik 17 vor dieser. Das Zwischenbild 16 wird daher im Abbildungsmaßstab 1 : 1 von der Optik 17 in das primäre Meßbild 18 mit den Teil-Bildern 18 ⁽¹⁾, 18 ⁽²⁾, . . ., 18 ⁽ⁿ⁾ in einer zur Augenachse 29 normalen Ebene an der Cornea des Auges 20 abgebildet.
Wird nun der Retroreflektor 14 in Richtung Strahlteiler 4 um die Strecke Δz bewegt, wie in der Fig. 1 durch den Pfeil 21 angedeutet, wird die optische Länge des Meß = Strahlengangs um 2Δz verkürzt. Die Teil-Bilder 16 ⁽¹⁾, 16 ⁽²⁾, . . ., 16 ⁽ⁿ⁾ der Lichtquelle 1 werden dadurch in die gestrichelt gezeichneten Positionen 19 ⁽¹⁾, 19 ⁽²⁾, . . ., 19 ⁽ⁿ⁾ verschoben: Ist Δz = f/2, also gleich der halben Brennweite der Optik 17, so befinden sich die Teil-Bilder 16 ⁽¹⁾, 16 ⁽²⁾, . . ., 16 ⁽ⁿ⁾ des Zwischenbilds der Lichtquelle 1 nun in der vorderen Brennebene der Optik 17 und das primäre Meßbild 18 mit den Teil-Bildern 18 ⁽¹⁾, 18 ⁽²⁾, . . ., 18 ⁽ⁿ⁾ wird von der Optik des Auges 20 auf den Augenfundus 22 in die gestrichelt gezeichneten Positionen 23 ⁽¹⁾, 23 ⁽²⁾, . . ., 23 ⁽ⁿ⁾ abgebildet. Für Verschiebungen des Retroreflektors 14 um Strecken kleiner als Δz = f/2 wird das primäre Meßbild 18 mit den Teil-Bildern 18 ⁽¹⁾, 18 ⁽²⁾ . . ., 18 ⁽ⁿ⁾ in Positionen zwischen Cornea und Augenfundus abgebildet.
Durch Verschieben des Retroreflektors 14 um die Strecke Δz = f/2 wird also das Auge von dem primären Meßbild 18 der Lichtquelle 1 mit den Teil-Bildern 18 ⁽¹⁾, 18 ⁽²⁾, . . ., 18 ⁽ⁿ⁾ von der Cornea bis zum Fundus abgetastet.
Für die Kurzkohärenz-interferometrische Messung ist notwendig, daß auch das Kohärenzfenster an der jeweiligen Stelle des primären Meßbilds 18 liegt. Hierzu wird erfindungsgemäß die Brennweite f der Optik 17 gleich der optischen Länge des Auges von der Cornea bis zum Fundus gewählt. Die optische Länge des Auges ist dessen geometrische Länge L multipliziert mit dem mittleren Gruppenindex des Auges nG. Der mittlere Gruppenindex nG des schematischen menschlichen Auges nach Gullstrand hat beispielsweise für Licht mit einer mittleren Wellenlänge von λ = 780 nm den Wert von n_G = 1.3549.
Fallen Teil-Bilder 18 ⁽¹⁾, 18 ⁽²⁾, . . ., 18 ⁽ⁿ⁾ des primären Meßbilds 18 auf lichtremittierende Stellen im Auge, werden die remittierten Lichtstrahlen über die Optik des Auges, die Optik 17, den Umlenkspiegel 15, den Retroreflektor 14, die Optik 13, den Strahlteiler 4 und die Optik 10 auf den Photodetektor 11 abgebildet und bilden dort die Teil-Bilder 24 ⁽¹⁾, 24 ⁽²⁾, . . ., 24 ⁽ⁿ⁾ des sekundären Meßbilds 24. Wenn sich die Teil-Bilder 24 ⁽¹⁾, 24 ⁽²⁾, . . ., 24 ⁽ⁿ⁾ vollständig mit den Teil-Bildern 12 ⁽¹⁾, 12 ⁽²⁾, . . ., 12 ⁽ⁿ⁾ decken, was durch entsprechende Justierung des Interferometer-Strahlteilers 4 möglich ist, treten an diesen Stellen Interferenzen auf, die von dem Detektor-Array gleichzeitig detektiert werden können. Den Teilbildern 12 ⁽ⁱ⁾, (i = 1 . . . n) entsprechen n Kurzkohärenz-interferometrische Referenzstrahlen, den Teilbildern 24 ⁽ⁱ⁾, (i = 1 n) entsprechen n Kurzkohärenz- interferometrische Meßstrahlen. Somit ist es möglich, eine Vielzahl von Tiefen-Scans durch das Auge hindurch parallel und gleichzeitig auszuführen.
Es ist evident, daß anstelle der Lichtquelle 1 auch ein Bild einer Lichtquelle benutzt werden kann. Ein Beispiel ist in der Fig. 2 dargestellt. Dort ist 30 eine Lichtquelle, die von der Optik 31 an die Stelle der Interferometer-Lichtquelle 1 am Interferometereingang des in der Fig. 1 dargestellten Interferometers abgebildeten wird. Anstelle einer konkreten Lichtquelle kann auch ein beliebiger Ausschnitt aus einem Lichtbündel als Lichtquelle benutzt werden. Ein Beispiel ist in der Fig. 3 dargestellt. Dort ist 35 ein beliebige Lichtquelle und 36 das von ihr ausgehende Lichtbündel. Der an der Stelle 37 am Interferometereingang vorliegende Ausschnitt aus dem Lichtbündel 36 dient hier als Interferometer-Lichtquelle für das Interferometer.
Es soll hier auch noch festgestellt werden, daß durch die Bewegung des Retroreflektors 14 eine Dopplerverschiebung des Meßlichts erfolgt, so daß an den einzelnen Photodetektoren 11 ⁽¹⁾, 11 ⁽²⁾, . . ., 11 ⁽ⁿ⁾ etc. ein elektrisches Wechselsignal entsteht, welches eine Bandpass- Filterung zur Verminderung des Rauschens ermöglicht.
Die Verwendung von räumlich teilkohärenten Lichtquellen 1 vermindert das Nebensprechen der Teil-Strahlen, weil Streulicht aus einem Teil-Strahl mit Streulicht aus einem anderen Teil-Strahl nicht voll interferenzfähig ist. Dennoch kann es auch sinnvoll sein, dieses Verfahren mit räumlich kohärenten Lichtquellen zu realisieren, beispielsweise, weil diese Lichtquellen in größerer Vielfalt kommerziell erhältlich sind. Eine entsprechende Anordnung ist in der Fig. 4 abgebildet.
In der Fig. 4 ist 40 eine räumlich kohärente und zeitlich kurzkohärente Lichtquelle, wie beispielsweise eine im transversalen Grundmodenbetrieb arbeitende Superlumineszenzdiode oder ein im transversalen Grundmodenbetrieb arbeitender Multimodenlaser. Die Optik 43 fokussiert das Lichtbündel 41 in die Eintrittspupille des Interferometers. Ein beliebiger Strahlquerschnitt 42 im Strahl 41, den diese Lichtquelle emittiert, dient als Interferometer- Lichtquelle für das Kurzkohärenz-Interferometer. Wie bei dem Kurzkohärenz-Interferometer nach Fig. 1 werden die räumlich kohärenten Teil-Lichtquellen 42 ⁽¹⁾, 42 ⁽²⁾, . . ., 42 ⁽ⁿ⁾ einerseits im Referenzarm in die primären Referenzbilder 88 ⁽¹⁾, 88 ⁽²⁾, . . ., 88 ⁽ⁿ⁾ und andererseits im Meßarm in die primären Meßbilder 18 ⁽¹⁾, 18 ⁽²⁾, . . ., 18 ⁽ⁿ⁾ abgebildet und weiters deckungsgleich auf das Photodetektor-Array 11 in die Teilbilder 12 ⁽¹⁾, 12 ⁽²⁾, . . ., 12 ⁽ⁿ⁾ und 24 ⁽¹⁾, 24 ⁽²⁾, . . ., 24 ⁽ⁿ⁾. Der Strahlengang kann im übrigen identisch sein mit dem Interferometer nach Fig. 1.
Bei der Kurzkohärenz-Interferometrie wird breitbandiges Licht benutzt. Durchläuft einer der Interferometer-Strahlen dispergierende Medien, wird die Kohärenzlänge vergrößert und damit die Tiefenauflösung der Kurzkohärenz-Interferometrie verschlechtert. Dies kann durch sorgfältigen Ausgleich der Dispersion in beiden Interferometerarmen kompensiert werden. In beiden Interferometerarmen muß hierzu dieselbe Dispersion vorliegen. Das bedeutet zunächst, daß die Glaswege der beiden Interferometerstrahlen gleich lang sein müssen. Da die Länge der Meßstrecke über die Tiefe des Auges hinweg variiert, muß auch ein variierender Betrag an Dispersion im Referenzarm realisiert werden. Erfindungsgemäß kann dies hier entweder näherungsweise so realisiert werden, daß man im Referenzarm einen Glasweg fix einbaut, der der Dispersion der halben Augenlänge entspricht. Verwendet man dazu eine Planplatte 50 aus BK7, so muß deren Dicke beispielsweise bei einer Wellenlänge von λ = 800 nm für das schematische Auge etwa 6.3 mm betragen. Man kann die Dispersion des Auges auch dynamisch während des Tiefenscans kompensieren. Hierzu eignen sich zwei hintereinander im Referenzstrahl aufgestellte Prismen 51 und 52 mit dem Primenwinkel α. Durch Verschieben transversal zur Strahlachse, wie durch die eingezeichneten Doppelpfeile angedeutet, können unterschiedliche Glaswege und entsprechende Dispersionen eingestellt werden. Durch geeignete Wahl des Prismenwinkels α kann erreicht werden, daß durch Verschiebung der Prismen 51 und 52 synchron zum Retroreflektor 14 eine der jeweiligen Position des Kohärenzfensters im Auge entsprechende Dispersion dynamisch eingestellt wird.
Das bisher am Beispiel eines eindimensionalen Detektor-Arrays 11 beschriebene Verfahren kann durch Verwendung eines zweidimensionalen Detektor-Arrays 110 auf eine zweidimensionale parallele optische Multiplex Kurzkohärenz-Interferometrie erweitert werden. Das ist in der Fig. 5 dargestellt, wobei hier der Ausschnitt an einer beliebigen Position 42 aus einem Lichtbündel 41 als Interferometer-Lichtquelle 101 dient. 40 ist eine räumlich kohärente oder räumlich teilkohärente Lichtquelle. Als Interferometer-Lichtquelle 101 kann auch eine konkrete räumlich kohärente oder räumlich teilkohärente Lichtquelle benutzt werden. In jedem Fall wird von der Interferometer-Lichtquelle 101 ein zweidimensionaler flächenhafter Bereich benutzt, wie in der Fig. 6 angedeutet. Dieser Lichtquellenbereich besteht aus Teil-Lichtquellen 101 ^(1,1), 101 ^(1,2), . . ., 101 ^(1,n); 101 ^(2,1), 101 ^(2,2), . . ., 101 ^(2,n); etc. bis 101 ^(m,n). Die Zahlen m und n sind gleich den Spalten- und Zeilenzahlen des Photodetektor-Arrays 110. Je nach Photodetektor-Array können m und n große Zahlen sein, beispielsweise 20 oder auch 1024. 102 ^(i,j) ist ein aus der Teil-Lichtquelle 101 ^(i,j) der Interferometer-Lichtquelle 101 austretender Teilstrahl. Dieser wird von der Optik 3 kollimiert und vom Strahlteiler 4 in Meßstrahl 5 ^(i,j) und Referenzstrahl 6 ^(i,j) geteilt. Der Referenzstrahl 6 ^(i,j) wird von der Optik 7 über den Retroreflektor 8 zum Referenzspiegel 9 gespiegelt und dort in das primäre Referenz-Teil-Bild 108 ^(i,j) der Teil-Lichtquelle 101 ^(i,j) fokussiert. Das vom Referenzspiegel 9 reflektierte Licht des Referenzstrahls 6 ^(i,j) wird über den Retroreflektor 8, die Optik 7, den Strahlteiler 4 und die Optik 10 in das sekundäre Referenz-Teil-Bild 112 auf dem Photodetektor-Array 110 mit m × n Photodetektoren am Interferometerausgang gerichtet und bildet dort das sekundäre Referenz-Bild 112 ^(i,j) der Teil- Lichtquelle 101 ^(i,j). Analoges passiert auch mit allen aus den übrigen Teil-Lichtquellen 101 ^(1,1), 101 ^(1,2), . . ., etc. austretenden Teilstrahlen 102 ^(1,1), 102 ^(1,2), . . ., etc., die jedoch in die Fig. 5 nicht eingezeichnet sind. Auch diese Lichtbündel erzeugen primäre Referenz-Teil- Bilder 108 ^(1,1), 108 ^(1,2), . . ., etc. auf dem Referenzspiegel 9 und sekundäre Referenz-Teil- Bilder 112 ^(1,1), 112 ^(1,2), . . ., etc. auf dem Photodetektor 110 am Interferometerausgang.
Die den Strahlteiler 4 durchsetzenden Teilstrahlen 5 ^(1,1), 5 ^(1,2) . . ., etc. bilden das Meßstrahlen- Bündel. Dieses wird von der Optik 13 über den Retroreflektor 14 und den Umlenkspiegel 15 in das Zwischenbild 116 mit den Teil-Bildern 116 ^(1,1), 116 ^(1,2), . . ., fokussiert. Das Zwischenbild 116 befindet sich zwei Brennweiten f der Optik 17 vor dieser. Das Zwischenbild 116 wird daher im Abbildungsmaßstab 1 : 1 von der Optik 17 in das primäre Meßbild 118 mit den Teil-Bildern 118 ^(1,2), 118 ^(1,2), . . ., 118 ^(m,n) in einer zur Augenachse normalen Ebene an der Cornea des Auges 20 abgebildet.
Auch hier wird durch das Verschieben des Retroreflektors 14 um die Strecke Δz = f/2 das Auge von der Cornea bis zum Fundus von dem primären Meßbild 118 mit den Teil-Bildern 118 ^(1,2), 118 ^(1,2), . . ., 118 ^(m,n) abgetastet. Auch hier wird die Brennweite f der Optik 17 erfindungsgemäß gleich der optischen Länge des Auges von der Cornea bis zum Fundus gewählt. Fallen Teil-Bilder 118 ^(1,1), 118 ^(1,2), . . ., 118 ^(m,n) des primären Meßbilds 118 auf lichtremittierende Stellen im Auge, werden die remittierten Lichtstrahlen über die Optik des Auges, die Optik 17, den Umlenkspiegel 15, den Retroreflektor 14, die Optik 13, den Strahlteiler 4 und die Optik 10 auf den Photodetektor 110 abgebildet und bilden dort die sekundären Teil-Bilder 124 ^(1,1), 124 ^(1,2), . . ., 124 ^(m,n). Wenn sich die sekundären Teil-Bilder 124 ^(1,1), 124 ^(1,2), . . ., 124 ^(m,n) des Meßstrahls vollständig mit den Teil-Bildern 112 ^(1,1), 112 ^(1,2), . . ., 112 ^(m,n) des Referenzstrahls decken, treten an diesen Stellen Interferenzen auf, die von dem Detektor-Array 110 alle gleichzeitig ausgelesen werden können. Den Teilbildern 112 ^(i,j), (i = 1 . . . m; j = 1 . . . n) entsprechen m × n Kurzkohärenz-interferometrische Referenzstrahlen, den Teilbildern 124 ^(i,j), (i = 1 . . . m; j = 1 . . . n) entsprechen m × n Kurzkohärenzinterferometrische Meßstrahlen. Somit ist es möglich, m × n Tiefen-Scans in multiplexer Weise durch das Auge hindurch gleichzeitig auszuführen.
Wie im eindimensionalen Fall kann die Dispersion des Auges entweder näherungsweise durch einen fixen Glasweg im Referenzarm, realisiert beispielsweise durch eine Planplatte 50, statisch kompensiert werden oder dynamisch, durch zwei hintereinander im Referenzstrahl aufgestellte Prismen 51 und 52, die während des Tiefenscans transversal zur Strahlachse in Richtung des Doppelpfeils 53 verschoben werden können.

Claims

1. Verfahren und Anordnungen zur Gewinnung von Topogrammen und Tomogrammen der Augenstruktur mittels vieler gleichzeitig aufgezeichneter Kurzkohärenzinterferometrischer Tiefen-Scans durch in der Pupille transversal benachbarte Punkte, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzkohärenz-interferometrische Tiefen-Scan am Auge mittels eines transversal ausgedehnten primären Meßbilds (18) von räumlich kohärenten oder räumlich teilkohärenten Lichtquellen (1, 37, 42) im Interferometer-Meßarm ausgeführt wird, ferner ein primäres Referenzbild (88, 108) der räumlich kohärenten oder räumlich teilkohärenten Lichtquelle im Interferometer-Referenzarm erzeugt wird, und beide primären Bilder am Interferometerausgang in sekundäre sich deckende Bilder auf ein- oder zweidimensionale Photodetektor-Arrays (11, 110) zur Detektion der gleichzeitig anfallenden photoelektrischen Tiefen-Scan Signale aus transversal benachbarten Pupillenpunkten abgebildet werden.

2. Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1 mit einer dynamischen Fokussierung des Meßbilds synchron mit dem Kohärenzfenster, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzkohärenz-interferometrische Tiefen-Scan durch Verändern der optischen Länge des Interferometer-Meßarms mittels eines Retroreflektors (14) ausgeführt wird und das primäre Meßbild (18) durch Abbildung der Interferometer-Lichtquelle über ein Zwischenbild (19) mittels einer Optik (17), deren Brennweite etwa der optischen Länge des schematischen Auges entspricht, in das Auge entsteht.

3. Verfahren und Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion des Auges durch eine Planplatte (50) im Referenzstrahl kompensiert wird.

4. Verfahren und Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion des Auges durch zwei synchron mit dem Retroreflektor (14) bewegte Prismen (51, 52) im Referenzstrahl kompensiert wird.